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C语言之分支与循环

2023-06-25 52
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简介： C语言之分支与循环

一、语句

什么是语句

C语言中，由一个分号（ ；）隔开的即为一条语句。

这些都是语句：

（ 一行里只有 ；的语句，我们称其为 “空语句” ）


int main(void) {
    printf("hello world!\n"); // 语句；
    3 + 5; // 语句；
    ; // 空语句；
}

真与假

定义： 0为假，非0即为真（比如：1是真，0是假）


二、分支语句

if 语句

单 if 语句演示：

int main(void) {
    int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if ( age >= 18 )
        printf("成年\n");
    return 0;
}

if…else 演示：

int main(void) {
    int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if ( age >= 18 )
        printf("成年\n");
    else
        printf("未成年");
    return 0;
}

多分支演示：

int main(void) {
    int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if(age<18) {
        printf("少年\n");
    }   
    else if(age>=18 && age<30) {
        printf("青年\n");
    }
    else if(age>=30 && age<50) {
        printf("中年\n");
    } 
    else if(age>=50 && age<120) {
        printf("老年\n");
    } else {
        printf("请输入正确的年龄\n");
    }
    return 0;
}

判断一个数是否为奇数：

int main(void) {
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2 == 0) {
        printf("不是奇数\n");
    } else {
        printf("是奇数\n");
    }
    return 0;
}

代码块

如果条件成立，需要执行多条语句，应该使用代码块，一对大括号，就是一个代码块。

建议：无论是一行语句还是多行语句，建议都加上大括号。

不加大括号的隐患：悬空 else

下列代码会打印 abc 吗？

int main(void) {
    int a = 0;
    int b = 2;
    if ( a == 1 )
        if ( b == 2 )
            printf("123\n");
    else
        printf("abc\n");
    return 0;
}

运行结果：（什么都没打印出来）

解析：因为没有大括号，else 与离它最近的一个if相结合（ 即内部 if ），所以即使 else 与外部 if 相对应，也没用。

订正：加上大括号之后，可以使代码的逻辑更加清楚！

int main(void) {
    int a = 0;
    int b = 2;
    if(a == 1) {
        if(b == 2) {
            printf("hehe\n");
        }
    } else {
        printf("haha\n");
    }
   return 0;   
}

运行结果： abc


代码风格

代码一：可读性不好，但是节省空间

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代码二：可读性强


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代码三：

我们希望 hello 不被打印出来，但是事实上他打印出来了；


int main()
{
    int num = 0;
    if ( num = 5 ) {
        printf("hello\n");  // = 赋值   == 判断相等；
    } 
    return 0;
}

解析：为什么会这样呢？因为在 if 语句中 num = 5 相当于重新赋值了。

为了防止把一个等号写成两个等号，发生这样的BUG，我们可以这么写：


int main()
{
    int num = 0;
    if (5 == num) {
        printf("hehe\n");
    }
    return 0;
}

这样写，如果不小心写成了 “=”，运行都运行不了，可以让自己很容易地发现问题。这是种好的代码风格！未来如果涉及到常量和变量相比较，比较相等与否，我们不妨把变量放在双等号的右边，常量放在左边，以防不小心少打一个 “=” ，导致程序出错。

关于 return 0


int test() {
    if (1) {
        return 0; // 当return 0 执行了，下面的代码都不会执行了；
    }
    printf("hehe\n");
    return 1;
}
int main(void) {
    test();
    return 0;
}

switch 语句

介绍：switch 语句是一种多分支语句，常常用于多分支的情况。一个标准 switch 语句的组成：

case 语句项：后面接常量表达式（类型只能是整型和枚举类型）。

break 语句：用来跳出 switch 语句，实际效果是把语句列表划分为不同的部分。

default 子句：默认执行的语句，当所有 case 都无法与 switch 的值相匹配时执行。

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注意事项：

1. case 和 default 后面记得加 ：（冒号），而不是分号。

2. 在 switch 语句中可以出现if语句。

3. switch 后面必须是整型常量表达式。

4. 每个 switch 语句后面只能有一个 default。

5. 不一定非要加 default，也可以不加

6. 建议：

//1. 在最后一个 case 语句的后面也加上一条 break 语句，以防未来增添语句项时遗漏。

//2. 建议在每个 switch 中都加入 default 子句，甚至在后边再加一个 break 都不过分。

switch 用法演示：用户输入一个数字x，返回星期（eg. 1 >>> 星期一）


int main(void) {
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    switch (day) {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break; // 跳出switch
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n");
            break;
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;
        case 5:
            printf("星期五\n");
            break;
        case 6:
            printf("星期六\n");
            break;
        case 7:
            printf("星期日\n");
            break;
        default: // 默认执行的语句；
            break;
    }
    return 0;
}

多 case 同一个结果情况演示：输入1-5，输出 工作日；输入6-7，输出休息日；其他数字返回error


int main(void) {
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    switch (day) {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("工作日\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("休息日\n");
            break; // 末尾加上break是个好习惯；
        default:
            printf("输入错误\n");
            break; // 这里可以不加break，但是加上是个好习惯；
    }
    return 0;
}

下列代码输出值是多少？


int main(void) {
    int n = 1;
    int m = 2;
    switch(n) {
        case 1: 
            m++;
        case 2: 
            n++;
        case 3:
            switch(n) {
                case 1: 
                    n++;
                case 2: 
                    m++;
                    n++;
                    break;
            }
        case 4: 
            m++;
            break;
        default:
            break;
    }
    printf("m = %d, n = %d\n", m, n);
    return 0;
}

答案：m = 5, n = 3

解析：因为n=1，所以进入switch后执行case1的语句m++，此时m=3，由于该语句项末尾没有break，继续向下流到case2的语句n++，此时n=2，又没有break，流向case3，case3中又嵌了一个switch(n)，此时因n=2，执行内部switch的case2的语句m++和n++，此时m=4，n=3，后面有break，跳出内部switch，但是外部switch的case3后面依然没有break，所以流向case4，m++，此时m=5，后面终于有break了。运行下来后的结果为 m=5，n=3。


三、循环语句

while 循环

定义：当满足条件时进入循环，进入循环后，当条件不满足时，跳出循环。

注意事项：while 循环条件将会比循环体多执行一次。

while 循环中，当条件表达式成立时，才会执行循环体中语句，每次执行期间，都会对循环因子进行修改（否则就成为死循环），修改完成后如果 while 条件表达式成立，继续循环，如果不成立，循环结束。

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while死循环：表达式结果如果为非0，为真，循环就执行


int main(void) {
    while(1)
        printf("hehe\n");
    return 0;
}

运行结果如下：

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while 循环打印 1~10 的数字：

int main(void) {
    int i = 1;
    while(i<=10) {
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

运行结果： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


break 语句

break 语句在 while 循环中的效果：

在 while 循环中，break 用于永久地终止循环。


int main(void) {
    int i = 1;
    while(i <= 10) {
        if(5 == i) // i=5时停止循环；
            break;
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

运行结果：1 2 3 4


continue 语句

continue 语句：


int main()
{
    int i = 1;
    while(i<=10) {
        if(i==5) {
            continue;  // 跳至判断部分；
        } 
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

运行结果： 1 2 3 4（程序会一直判断）


getchar 和 putchar

getchar：

从流（stream）或键盘上，读取一个字符。

返回值：如果正确，返回ASCII值；如果读取错误吗，返回 EOF（文件结束标志）。


putchar：单纯的输出一个字符

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getchar 使用方法演示： “输入什么就返回什么”


int main(void) {
    int ch = getchar();
    putchar(ch); // 输出一个字符；
    return 0;
}

运行结果：（假设输入a） a

getchar 与 while 的结合： “一直从键盘上读取字符的程序”


int main(void) {
    int ch = 0;
    // ctrl+z - getchar 就读取结束；
    while ( (ch = getchar()) != EOF ) {
        putchar(ch);
    }
    return 0;
}

如果想停止输入，怎么办？

解决方法： 输入 ctrl + z 可以使 getchar 结束读取。

getchar 只打印数字：


int main(void) {
    int ch = 0;
    while( (ch=getchar()) != EOF ) {
        if(ch<'0' || ch>'9') {
            continue; // 发现不是数字，跳回判断部分，重新getchar；
        }
        putchar(ch);
    }
    return 0;
}

清理缓冲区：用户输入密码后，让用户确认（Y/N）


int main(void) {
    char password[20] = {0};
    printf("请输入密码:>");
    scanf("%s", password);
    printf("请确认密码(Y/N) :>");
    int ch = getchar();
    if(ch == 'Y') {
        printf("确认成功\n");
    } else {
        printf("确认失败\n");
    }
    return 0; 
}

运行结果：（假设用户输入了123456；Y）确认失败

为什么还没有让用户确认（Y/N）就显示确认失败了？

解析：输入函数并不是从键盘上读取，而是从缓冲区中读取内容的；键盘输入123456时敲下回车键，此时为 “123456\n”，这时scanf将123456取走，getchar读取到的就是“\n”了，因为“\n”不是Y，执行了else的结果，所以显示确认失败。

解决方案：在 scanf 后加上一个“读取 \n ”的 getchar()


int main(void) {
    char password[20] = {0};
    printf("请输入密码:>");
    scanf("%s", password);
    printf("请确认密码(Y/N) :>");
    // 清刷缓冲区；
    getchar()
    int ch = getchar();
    if(ch == 'Y') {
        printf("确认成功\n");
    } else {
        printf("确认失败\n");
    }
    return 0; 
}

（假设用户输入了123456；Y）确认成功

（假设用户输入了123 456；Y）确认失败

“用户输入了空格，确认Y，为什么显示确认失败？”

解析：刚才加入的一个getchar()处理掉了空格，导致后面“\n”没人管了；

解决方案：加入循环


int main(void) {
    char password[20] = {0};
    printf("请输入密码:>");
    scanf("%s", password);
    printf("请确认密码(Y/N) :>");
    // 清理缓冲区的多个字符；
    int tmp = 0;
    while( (tmp = getchar()) != '\n' ) {
        ;
    }
    int ch = getchar();
    if(ch == 'Y') {
        printf("确认成功\n");
    } else {
        printf("确认失败\n");
    }
    return 0; 
}

（假设用户输入了123 456；Y）确认成功


for 循环

定义：

表达式1：初始化部分，用于初始化循环变量。

表达式2：条件判断部分，用于判断循环终止。

表达式3：调整部分，用于循环条件的调整。

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注意事项：

为了防止for循环失去控制，禁止在for循环体内修改循环变量。

for循环内的表达式可以省略，但是得注意。

建议：

建议使用“左闭区间，右开区间”的写法：

for( i=0; i<10; i++ ) 左闭，右开区间
for( i=0; i<=9; i++ ) 左右都是闭区间

不要在for循环体内修改循环变量，防止for循环失去控制。

for 的使用方法演示

利用 while 循环打印1~10数字：


int main(void) {
    int i = 1; // 初始化
    while(i<=10) { //判断部分
        printf("%d ", i);
        i++; // 调整部分
    }
    return 0;
}

运行结果：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

利用 for 循环打印1~10数字：


int main(void) {
    int i = 0;
    for(i=1; i<=10; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

break 语句在 for 循环中的效果：**

int main(void) {
    int i = 0;
    for(i=1; i<=10; i++) {
        if(i==5) {    // 当i==5时；
            break;    // 直接跳出循环；
        }
        printf("%d ", i);
    }
}

运行结果：1 2 3 4

什么没有打印5？

解析：因为当 i==5 时，break 跳出了循环，循环中 break 之后的语句全都不再执行，printf 位于 break 之后，所以5自然不会被打印出来；


continue 在 for 循环中的效果

if 中的 continue 会陷入死循环，但是在 for 中并不会：


int main(void) {
    int i = 0;
    for(i=1; i<=10; i++) {
        if(i == 5)
            continue; // 跳至调整部分（i++）；
        printf("%d ", i);
    }
}

运行结果：1 2 3 4 6 7 8 9 10

这里为什么又没打印 5？

解析：因为当 i==5 时，continue 跳至调整部分，此时 i++，i 为6。同上，所以5自然不会被打印。i 为6时，if 不成立，继续打印，最终结果为 1 2 3 4 6 7 8 9 10（跳过了5的打印）；

for 循环体内修改循环变量的后果：


int main(void) {
    int i = 0;
    for (i=0; i<10; i++) {
        if (i = 5) {
            printf("haha\n");
        }
        printf("hehe\n");
    }
    return 0;
}

hehehahahehehaha死循环


for 循环的嵌套

定义：

① for 循环是允许嵌套的；

② 外部的 for 循环称为外部循环，内部的 for 循环称为内部循环；

1a10531bfaab40429c909fbf12401f67.png

for 嵌套的演示：


int main(void) {
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (i=0; i<10; i++) {
        for (j=0; j<10; j++) {
            printf("hehe\n");
        }
    }
    // 10x10 == 100
    return 0;
}

打印了100个hehe

for 循环的省略

for 循环的省略：

for 循环的 “初始化、判断部分、调整部分” 都可以省略。

判断部分的省略 - 判断部分恒为真 - 死循环

如果不是非常熟练，建议不要省略。

判断部分的省略：


int main(void) {
    // 判断部分恒为真 - 死循环
    for(;;) {
        printf("hehe\n");
    }
    return 0;
}

hehehehehehe死循环


省略带来的弊端

假设我们希望下列代码能打印 9 个呵呵：


int main(void) {
    int i = 0;
    int j = 0;
    for(; i<3; i++) {
        for(; j<3; j++) {
            printf("hehe\n");
        }
    }
    return 0;
}

运行结果：hehe hehe hehe （只打印了3个）

解析：因为 i=0，内部 for 打印了3次 hehe，此时 j=3，这时 i++，j因为没有初始化，所以此时 j仍然是3，而判断部分要求 j<3，自然就不再打印了，程序结束。

请问要循环多少次？


int main(void) {
    int i = 0;
    int k = 0;
    int count = 0;
    for(i=0,k=0; k=0; i++,k++) {
        k++;
        count++;
    }
    printf("count：%d", count);
    return 0;
}

答案：count = 0，一共循环0次。

解析：判断部分 k=0，赋值为 0 时为假，所以一次都不会循环。


do…while 循环

定义：在检查 while() 条件是否为真之前，该循环首先会执行一次 do{} 之内的语句，然后在 while() 内检查条件是否为真，如果条件为真，就会重复 do…while 这个循环，直至 while() 为假。

3122db253b5642d89b8ffae56111066a.png

注意事项：

do…while 循环的特点：循环体至少执行一次。

do…while 的使用场景有限，所以不是经常使用。

简单地说就是：不管条件成立与否，先执行一次循环，再判断条件是否正确。


do…while 使用方法演示：

int main(void) {
    int i = 1;
    do {
        printf("%d ", i);
        i++;
    } while(i<=10);
    return 0;
}

运行结果： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

break 语句在 do…while 循环中的效果：


int main(void) {
    int i = 1;
    do {
        if(i==5) {
            break;
        }
        printf("%d ", i);
        i++;
    } while(i<10);
    return 0;
}

运行结果：1 2 3 4

continue 语句在 do…while 循环中的效果：


int main(void) {
    int i = 1;
    do {   
        if(i == 5)
            continue;
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    while(i<=10);
    return 0;
}

goto 语句

C语言中提供了可以随意滥用的 goto 语句和标记跳转的标号。最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程

a9e4813afd44495fb25eb2e631f9ef13.png

goto 语句存在着争议”

//1. goto 语句确实有害，应当尽量避免。

//2. 理论上讲goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。

/3. 完全避免使用 goto 语句也并非是个明智的方法，有些地方使用 goto 语句，会使程序流程 更清楚、效率更高。

//4. 注意事项：goto 语句只能在一个函数内跳转。

可以考虑使用 goto 的情形：

for(...) {
    for(...) {
        for(...) {
            // HOW TO ESCAPE?
        }
    }
}

体会 goto 语句的特点：


int main(void) {
flag:
    printf("hehe\n");
    printf("haha\n");
    goto flag;
    return 0;
}

hehehahahehehaha死循环

goto实战：一个关机程序

C语言提供的用于执行系统命令的函数：system()

关机指令：shutdown -s -t 60 （60秒后关机）

取消关机：shutdown -a

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    char input[20] = {0}; // 存放输入的信息；
    system("shutdown -s -t 60"); // 关机指令；
    printf("[系统提示] 计算机将在一分钟后关机 （取消指令：/cancel） \n");
again:
    printf("C:\\Users\\Admin> ");
    scanf("%s", &input);
    if(strcmp(input, "/cancel") == 0) {
        system("shutdown -a"); // 取消关机；
        printf("[系统提示] 已取消。\n");
    } else {
        printf("'%s' 不是内部或外部命令，未知指令。\n", input);
        printf("\n");
        goto again;
    } 
    return 0;
}


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C语言循环
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C语言分支循环
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